Santa Marcelina 2020 — questão 56 de Física

Gabarito DCalorimetria — massa de gelo fundida ao resfriar a carneProcesso Seletivo Medicina · 1º semestre · Conhecimentos Gerais
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 56 de Física do Santa Marcelina 2020

Enunciado em texto

A primeira geladeira doméstica, comercializada em 1850, consistia em um armário de madeira em que eram colocados blocos de gelo retirados de rios congelados. Essa geladeira não funcionava bem, mudando a aparência e gosto dos alimentos, que eram depositados sobre o gelo.

[Figura: gravura antiga de um armário de madeira com tampa superior aberta e uma portinhola embaixo, também aberta, mostrando prateleiras.]

(https://stravaganzastravaganza.blogspot.com)

Admita que o isolamento térmico de uma dessas geladeiras seja ideal, que em seu interior encontre-se um bloco de 40 kg de gelo fundente a 0 ºC, que o calor latente de fusão do gelo seja 80 cal/g e que sobre o gelo tenha sido colocado um corte de 20 kg de carne, inicialmente a 25 ºC e de calor específico 0,9 cal/(g⋅∘C)0{,}9\ \text{cal/(g}\cdot{}^{\circ}\text{C)}.

Nessas condições, quando o corte de carne atingir a temperatura de 0 ºC, a massa de gelo que terá sido convertida em água será próxima a

(A) 3,5 kg.

(B) 4,6 kg.

(C) 4,0 kg.

(D) 5,6 kg.

(E) 5,0 kg.

(Enunciado e figura: Vestibular Santa Marcelina 2020 (1º semestre) — FASM/Vunesp.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade Santa Marcelina (FASM) e à Fundação VUNESP.

Resolução comentada

O que a questão pede: quanto gelo derrete enquanto a carne esfria de 25 °C a 0 °C.

Passo 1 — o calor que a carne perde. Com m = 20 kg = 20 000 g:

Q=m c Δθ=20 000×0,9×25Q = m\,c\,\Delta\theta = 20\,000 \times 0{,}9 \times 25

Q=450 000 calQ = 450\,000\ \text{cal}

Passo 2 — o gelo recebe esse calor e derrete. Com isolamento ideal, todo esse calor vai para o gelo, que já está a 0 °C (fundente):

mgelo=QL=450 00080m_{\text{gelo}} = \frac{Q}{L} = \frac{450\,000}{80}

mgelo=5625 g≈5,6 kgm_{\text{gelo}} = 5625\ \text{g} \approx 5{,}6\ \text{kg}

Conferindo: havia 40 kg de gelo, bem mais que 5,6 kg; então sobra gelo e a temperatura final é mesmo 0 °C.

⚠️ A armadilha: esquecer o calor específico da carne (usar c = 1), que dá 500 000/80 = 6,25 kg; ou trocar kg e g no meio da conta.

A ideia em uma frase: calor perdido pela carne (mcΔθ) = calor recebido pelo gelo para fundir (mL).

Resposta: alternativa D (5,6 kg).

Vídeo em breve

A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.

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